去法國學習飛行。1926年開始主修飛行專科，這期間他自修了法語。高志航畢業後被授予軍事軍銜，前往法國陸軍航空隊第23驅除團見習，並且獲得法國人的高度評價。
1927年，十九歲高志航的以優異的成績學成回國，隨後被張學良任命為東北航空隊飛鷹少校駕駛員，旋專任東北航空教育班少校教官。此間，由於他技術精湛，訓練時一絲不苟的作風，故每次演習都獲得獎勵。
然而在不久的一次飛行演習中，由於機械故障，飛機降落時他不幸將右腿折斷。後來經過南滿醫院治療，腿部隨復位但是稍有彎曲。由於這種情況對駕機有障礙，不得不在哈爾濱醫院打斷另接。傷愈後，腿比原來短一分，不得不靠後跟鞋調劑。他透過自身努力，很快就恢復了駕駛，而且比原來更有進步，因此得“高瘸子飛行員”的錯號。
有一次高志航去東蒙古執行任務，認識了他的妻子葛麗雅。葛麗雅是白俄流亡貴族，當時兩人是在商店認識的，由於葛麗雅只會俄語和法語，在商店購物時，說了半天店員也沒有聽明白。恰巧高志航在場便上前解了圍，結果倆人在滿洲里私下結婚。
本來穆亞平試圖讓馬全說服高志航，但是這樣做很不安全，因此穆亞平制定了在事變當天，讓高志航率領航空隊投奔的計劃。當然這個計劃必須要求當天所有飛行員都到場，這可是一個很大的難題。至於讓二虎趕回來和高志航相識，就是為了實行這個計劃。
在酒桌上，魯二虎事先早已接到馬全的密信，爭取搞定高志航並遊說航空隊主官，爭取在九月十八日搞一次飛行演習，藉以明修棧道、暗渡陳倉。當酒喝到酣暢處二虎說：“